Síntesis funcional

ACADEMIA NACIONAL DE CIENCIAS, CÓRDOBA, ARGENTINA
CAPÍTULO 8
SÍNTESIS FUNCIONAL
ENRIQUE H. BUCHER* Y ANA E. BUCHER
Centro de Zoología Aplicada. Universidad Nacional de Córdoba. C.C. 122, 5000 Córdoba.
* E-mail: buchereh@uolsinectis.com.ar
1. INTRODUCCIÓN
El área ocupada por el sitio Ramsar Bañados del río
Dulce y Laguna Mar Chiquita constituye un humedal
salino que se caracteriza por su gran extensión y la heterogeneidad de los ambientes que lo integran. Desde
el punto de vista biogeográfico, la región tiene una
clara vinculación con el sistema Paraná-Plata, lo cual
es indicativo de una conexión muy estrecha con el pasado reciente (ver capítulos 10, 11, 13, 14 y 17).
Como su nombre lo indica, la reserva incluye dos
grandes subsistemas: los Bañados del río Dulce en el
norte, con sus humedales asociados, y la laguna Mar
Chiquita hacia el sur (ver capítulo 1). Estos dos componentes están geográfica y funcionalmente interconectados a través de complejos procesos hidrológicos,
químicos y biológicos. Para realizar una síntesis de su
funcionamiento se requiere en primer lugar un análisis detallado de cada uno de estos dos subsistemas, para después integrarlos con una visión sintética.
2. BAÑADOS DEL RÍO DULCE
Esta extensa depresión incluye el tramo final del río
Dulce juntamente con el amplio delta con el que
desemboca en la laguna Mar Chiquita. La región está
caracterizada por un paisaje heterogéneo y complejo,
en el que se combinan el curso del río Dulce, lagunas
temporarias y permanentes, amplios pastizales, matorrales de halófitas con cardones y áreas elevadas (islas) con vegetación leñosa más desarrollada (ver capítulos 1 y 10).
Desde el punto de vista de la clasificación de ecoregiones, los Bañados del río Dulce se consideran típicas sabanas inundables de origen fluvial, es decir, ambientes de grandes pastizales, con algunos árboles o
bosquecillos aislados, los cuales se inundan periódicamente por efecto de las crecidas de ríos cuyos valles
ocupan.
La mayoría de las sabanas inundables fluviales son
de agua dulce, por cuanto los ríos desembocan en el
mar y no en cuencas cerradas como Mar Chiquita.
En Sudamérica hay grandes extensiones de sabanas
no inundables no salinas, entre las que se destacan
los Llanos de Venezuela y Colombia y el Pantanal
brasileño.
Las sabanas inundables salinas son más raras. Usualmente están asociadas a cuencas cerradas o cuencas
con drenaje impedido. El ambiente más similar a
Citar como: Bucher E.H. & Bucher A.E. (2006). Síntesis funcional. En: Bañados del río Dulce y Laguna Mar Chiquita (Córdoba,
Argentina) (ed. Bucher E.H.), pp. 139-159. Academia Nacional de Ciencias (Córdoba, Argentina).
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BAÑADOS DEL RÍO DULCE Y LAGUNA MAR CHIQUITA - CÓRDOBA - ARGENTINA
Mar Chiquita lo constituyen probablemente los pastizales y sabanas salinos de los Bajos Meridionales del
norte de la provincia de Santa Fe, geográficamente
muy cercanos a Mar Chiquita. Estos pastizales también están expuestos a inundaciones e incendios periódicos (Ragonese 1941; Lewis et al. 1990a; Lewis et
al. 1990b).
La dinámica ecológica de los Bañados del río Dulce
está condicionada fundamentalmente por el alto nivel de salinidad que los caracteriza. A su vez, están
influenciados en gran medida por los siguientes factores: a) topografía, b) suelos y agua freática, c)
inundaciones periódicas, d) fuego y e) influencia antrópica.
2.1. TOPOGRAFÍA
La topografía controla los límites de expansión de la
inundación del río Dulce. Dado que en general el terreno es muy plano y con una pendiente extremadamente suave, mínimas variaciones de elevación pueden determinar grandes diferencias en la extensión
del área ocupada por la inundación. Pequeños accidentes topográficos, como por ejemplo albardones de
antiguos cauces del río Dulce, determinan “islas” con
cubierta arbórea donde en épocas de crecida se refugia tanto la fauna silvestre como el ganado e, incluso,
el hombre (ver capítulos 1 y 10).
A una escala menor, los pequeños túmulos o “tacurúes” que construyen las hormigas (Camponotus punctulatus) en los pastizales crean condiciones para la instalación de especies de plantas que no prosperan en el
pastizal abierto, lo que agrega diversidad biológica y
estructural al paisaje. Este fenómeno ha sido estudiado en el área de los Bajos Submeridionales por Pire et
al. (1991).
2.2. SUELOS Y AGUA FREÁTICA
Los suelos de los bañados fueron generados en condiciones de inundación, razón por la cual son denominados hidromórficos (alfisoles) (Gorgas & Tassile
140
2003). Además de la hidromorfía, se caracterizan por
un alto grado de salinidad, factor que condiciona en
gran medida la vegetación. Al igual que en la laguna
Mar Chiquita, esta salinidad se caracteriza por una
neta predominancia de cloruro de sodio y abundancia
de sulfatos (ver capítulo 5). También influye en los
suelos la profundidad de la napa freática, que en muchos lugares está muy cercana a la superficie o es directamente aflorante.
Por lo general, la textura del suelo está dominada
por material muy fino aportado por el río (arcilla y
limo), aunque en algunos lugares hay abundancia de
arena depositada en antiguos albardones. Las arcillas
pueden combinarse con la sal, lo que resulta en capas muy impermeables que, por un lado, impiden la
penetración del agua en el suelo y, por el otro, tienen
gran capacidad de retener agua, por lo que pueden
acentuar el efecto de las sequías sobre la disponibilidad de agua para las plantas. Más aún, el hecho de
que los suelos puedan permanecer bajo agua por un
lapso que varía cada año, juntamente con su textura
y salinidad, determinan que en muchas ocasiones la
disponibilidad de oxígeno sea muy limitada, lo que
genera condiciones de anaerobiosis. La falta de oxígeno repercute en los procesos fisiológicos de las
plantas y de los microorganismos edáficos. La respiración a nivel radicular se ve reducida y la absorción
de nutrientes se hace más dificultosa. La disponibilidad de ciertos nutrientes disminuye y hasta pueden
sintetizarse compuestos tóxicos (ver sección 2.3.). En
consecuencia, el desarrollo y la zonación de la vegetación están relacionados fundamentalmente con la
salinidad del agua, la disponibilidad de nutrientes
(en particular de nitrógeno) y el grado de anaerobiosis, el cual controla la tasa de descomposición y, por
lo tanto, la velocidad del ciclado de nutrientes. Las
lluvias frecuentes tienden a lavar las sales de los suelos de la zona alta, mientras que los períodos largos
de sequía y exposición atmosférica pueden conducir
a un aumento de la concentración de sales en el suelo. Esto es debido a que el agua salada que sube por
capilaridad se evapora al llegar a la superficie, dejando el contenido de sal sobre la superficie del suelo.
CAPÍTULO 8 - SÍNTESIS FUNCIONAL
Los distintos compuestos derivados del azufre juegan
un papel importante en la química edáfica de los bañados, fundamentalmente en relación con la degradación de compuestos orgánicos en condiciones de anoxia. En estos proceso de óxido-reducción del azufre
intervienen distintas especies de microorganismos
(ver más adelante).
Ciertos micronutrientes como el hierro y el magnesio
están disponibles en concentraciones altas y en formas químicas reducidas en momentos en que prevalecen las condiciones anaeróbicas. En ciertos casos incluso pueden llegar a actuar como agentes tóxicos y
no como recursos limitantes.
2.3. SUELOS
SALINOS Y DISPONIBILIDAD
DE CALCIO
La salinidad de los suelos (y sobre todo con altas concentraciones de sodio) afecta el crecimiento de los vegetales a través de efectos iónicos y osmóticos, los que
pueden derivar en desbalances severos en la nutrición
de la planta, que van desde deficiencias en varios nutrientes hasta altos niveles de sodio (Läuchli & Lüttge
2002). De gran interés son las interacciones metabólicas entre el sodio y el calcio en condiciones de estrés
salino, las que afectan procesos tales como la nutrición mineral, el crecimiento, la fotosíntesis, etc. Se ha
demostrado que bajo estrés salino se produce un crecimiento reducido y una menor concentración de calcio en las plantas (Cramer 2002). Esto explica el hecho de que cuando el ganado es llevado a pastorear a
lo largo de la costa del río Dulce frecuentemente sufre problemas asociados a la deficiencia de calcio.
2.4. MODELADORES
DEL SISTEMA:
INUNDACIÓN Y FUEGO
Los Bañados del río Dulce, como casi todas las sabanas
inundables, se caracterizan por la presencia de dos pulsos ambientales (también llamados disturbios, aunque
el término no es muy apropiado): la inundación y los
incendios. Esta característica ha llevado a que se las denomine también sabanas “hiperestacionales”, en el
sentido de que están condicionadas por dos estaciones
anuales: la de la inundación y la de los incendios (Sarmiento 1984). En el caso de los Bañados del río Dulce, a estos dos pulsos hay que sumar el estrés adicional
de la alta salinidad, lo que implica condiciones todavía
más difíciles para la fauna y flora locales.
Resulta muy importante entender la dinámica asociada a estos pulsos, ya que no se puede lograr un manejo adecuado de los Bañados del río Dulce si no se
los conoce adecuadamente. Aunque tradicionalmente
se tiende a considerar que las inundaciones y el fuego
son perjudiciales, en realidad determinan una dinámica compleja cuya supresión puede, en muchos casos, acarrear más problemas que ventajas.
2.4.1. INUNDACIONES
La influencia de pulsos de inundación es característica de muchos humedales y sabanas inundables del
mundo. Hay que recordar que ya en tiempo de la civilización egipcia se sabía que las inundaciones del río
Nilo aseguraban la fertilidad de los suelos que anegaba. En la actualidad, la necesidad de preservar estos
pulsos como un requisito básico para el mantenimiento de la integridad de las sabanas es cada vez más reconocida. En tal sentido, cabe mencionar por ejemplo
el parque nacional de los Everglades en Florida, Estados Unidos, donde en la actualidad se trata de restaurar las inundaciones anuales que fueran controladas
por las obras de ingeniería construidas durante la primera mitad del siglo XX (Davis et al. 1994).
La dinámica de los Bañados del río Dulce está condicionada y modelada fundamentalmente por la magnitud y la frecuencia de las inundaciones periódicas generadas por el río Dulce (Fig. 1), las que determinan:
a) el modelado de la red hidrológica mediante la deposición y remoción de sedimentos, b) el lavado de sales
de los suelos, c) el aporte de sedimentos (y de los nutrientes que ellos contienen), d) el tipo de vegetación y
de su fauna asociada y e) el aporte hídrico a aquellas lagunas dispersas no irrigadas directamente por el río
Dulce, lo que aumenta la oferta de hábitat acuático y
de fuentes de agua dulce para la fauna local.
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BAÑADOS DEL RÍO DULCE Y LAGUNA MAR CHIQUITA - CÓRDOBA - ARGENTINA
Figura 1. Vista aérea de la inundación en los Bañados del río Dulce. A la izquierda, fotografía a la altura del puente de Paso de la Cina, visible en la parte inferior de la foto. El río Dulce corre bordeado por vegetación costera sobre el albardón. A ambos lados se expande la inundación en lámina, con un color azul oscuro. A la derecha se aprecia el efecto de dique sobre la inundación en lámina que ejerce el camino que va hacia La Rinconada desde el oeste.
La vegetación de los Bañados del río Dulce se diferencia en franjas paralelas al río en función de distintas
frecuencias y duración de las inundaciones. Estas
franjas van desde los pastizales cercanos al río, que se
inundan casi todos los años, hasta los matorrales de
arbustos halófilos que raramente son alcanzados por
las crecientes (Fig. 2; ver capítulo 10).
El efecto de las inundaciones anuales puede comprenderse mejor si se lo considera desde el punto de vista
de su supresión. Si no existiera inundación, gran parte de los pastizales desaparecerían y serían reemplazados por el matorral de halófitas, lo que generaría un
paisaje de estepa similar al de las Salinas Grandes de
Córdoba (Fig. 1; capítulos 1 y 10).
La inundación en los bañados se comporta como una
gran lámina de agua de muy poca profundidad, originada en los desbordes del río Dulce que se producen
hacia el final de la estación lluviosa, es decir, entre
marzo y julio aproximadamente. Esta lámina de agua
se expande desde la parte norte de los bañados hacia la
laguna Mar Chiquita, cubriendo un área cuya magnitud depende del caudal desbordado (ver capítulo 4).
Por tal motivo, Kanter (1935) denominó a estas masas de agua en movimiento con el nombre de “lagos
móviles”, figura literaria muy ilustrativa y que se hace muy evidente en las imágenes satelitales (Fig. 3).
Figura 2. Modelo conceptual esquemático de la relación entre frecuencia de inundación y tipo de vegetación predominantes en un perfil de
los Bañados del río Dulce (desde el oeste hasta el río Dulce).
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Las inundaciones dependen fundamentalmente del
aporte del río Dulce. El modelo hidrológico desarrollado en el capítulo 4 permite estimar que, para que
CAPÍTULO 8 - SÍNTESIS FUNCIONAL
se produzcan inundaciones, el volumen desbordado
por el río (caudal que supera la capacidad del cauce)
debe superar un mínimo de 90 m3/s durante 3 meses
consecutivos.
El caudal del río Dulce y, por lo tanto, la probabilidad de una inundación, están influenciados por: a) la
lluvia en la cuenca alta, b) la existencia de diques que
actúan como amortiguadores del pulso de inundación
(en la actualidad, los principales son el del Cadillal en
Tucumán y el de Río Hondo en Santiago del Estero)
y c) el volumen de agua retenido para consumo humano y agrícola (irrigación).
La precipitación pluvial en la cuenca de Mar Chiquita
está sujeta a grandes e impredecibles variaciones anuales y en el largo plazo. Las primeras son típicas de los
climas semiáridos, como el que caracteriza a la cuenca.
Asimismo, durante el siglo XX se han observado cambios de gran magnitud en el largo plazo, particularmente el gran incremento a partir de la década de
1970 (ver capítulos 1, 3, 4 y 5). Es de esperar que la
intervención humana se acreciente en el futuro, lo que
implica la posibilidad de eliminar completamente las
inundaciones, como ya ha acontecido en muchos lugares del mundo (Abramovitz 1996) (ver capítulo 21).
2.4.2. FUEGO
El fuego es un fenómeno muy asociado a las sabanas
inundables de todo el mundo (Whelan 1995) (Fig. 4).
El período húmedo que sigue a las inundaciones favorece la producción de una gran biomasa de pastizales.
Buena parte de ella se seca en pie al final de la estación
seca, transformándose en un combustible altamente
inflamable, sobre todo después de las heladas. En esas
condiciones, y aún sin influencia humana, los pastizales pueden incendiarse fácilmente a causa de los rayos,
muy frecuentes al comienzo de la estación lluviosa.
Figura 3. Expansión de la inundación anual en los Bañados del río Dulce al norte de la laguna Mar Chiquita, visible en la parte inferior de las
imágenes. La inundación (que se aprecia como manchas oscuras) progresa desde las fases iniciales (imagen superior izquierda) hasta las fases
finales, cuando se vierte en la laguna (imagen inferior derecha). Las
imágenes corresponden a diferentes años en el período 1997-2002.
El efecto del fuego sobre las sabanas depende en gran
medida de su intensidad, lo que a su vez es función
de muchos factores (Brown & Smith 2000). Sin embargo, existen algunos patrones comunes en la interacción fuego-vegetación.
143
BAÑADOS DEL RÍO DULCE Y LAGUNA MAR CHIQUITA - CÓRDOBA - ARGENTINA
En primer lugar, el fuego impide la expansión de
la vegetación leñosa. Los fuegos recurrentes favorecen a las gramíneas y perjudican a arbustos y árboles. De este modo, los pastizales pueden mantenerse sin ser invadidos por especies leñosas, las cuales
tienen ventaja competitiva con respecto a la economía del agua. Cuando el fuego se suprime (por
ejemplo, como resultado del sobrepastoreo que elimina el combustible aportado por los pastizales),
es de esperar un cambio sucesional que lleve a la
“arbustificación” de los pastizales (Walker &
Huntley 1982).
Las especies vegetales que se encuentran en sabanas
inundables expuestas a fuegos periódicos han desarrollado adaptaciones que le permiten sobrevivir y
prosperar en esos ambientes, las que van desde formas
de protección de los tejidos hasta la producción de semillas adaptadas para rebrotar en ambientes quemados. Estas adaptaciones son evidentes, por ejemplo,
en los espartillos (Spartina argentinensis), gramínea
dominante en los bañados del río Dulce (Feldman &
Lewis 2005).
Figura 4. Quema de pastizales en los Bañados del río Dulce iniciada
por los ganaderos para obtener pastos tiernos y palatables. En la parte
inferior derecha de la foto se aprecian en color oscuro áreas quemadas
anteriormente.
144
La fauna también está bien adaptada a los incendios, razón por la cual no hay desaparición de especies por acción directa del fuego. Es posible, sin
embargo, que –al menos temporalmente– pueda
haber cambios en la composición específica de la
fauna presente en un lugar dado, en función de
cambios en la estructura de la vegetación resultantes de los incendios (Vogl 1973; Isacch et al.
2004). También hay algunas especies animales
que se ven favorecidas por el fuego (Chebez 1994;
Brown & Smith 2000; Parera 2003). Por ejemplo,
los viajeros del siglo XIX señalaban repetidamente en sus crónicas que el ciervo de las pampas
(Ozotocerus bezoarticus) prefería los lugares recientemente quemados, con pastos tiernos (Segreti
1998). Tal preferencia concuerda con el hecho demostrado de que el contenido de proteína en pastos de ambientes salinos se incrementa después
del fuego, que es cuando los herbívoros los prefieren (Smith & Kadlec 1985). Este fenómeno es
bien conocido por los ganaderos del río Dulce.
El efecto del fuego sobre el suelo y el ciclado de nutrientes puede ser muy significativo, dependiendo
en gran medida de la temperatura que se alcance
(Albanese & Anriquez 2003). En primer lugar, la
combustión de la biomasa produce liberación de
compuestos por volatilización y también por las corrientes de aire convectivas generadas por el fuego,
las que elevan cenizas. Entre los compuestos liberados predominan los gases de invernadero, incluyendo dióxido de carbono, óxido nitroso y metano, además de otros compuestos químicamente activos, como monóxido de carbono, ácido nítrico y óxidos de
azufre. Asimismo, el fuego tiene importantes efectos
sobre la actividad biológica del suelo (Gonzalez et al.
1999; Gonzalez et al. 2004).
El fuego mineraliza iones de la materia orgánica edáfica, lo que se evidencia en el incremento post-fuego
en pH, conductividad, calcio, magnesio, potasio,
fósforo y amonio. Este fenómeno ha sido comprobado en humedales salinos dominados por especies de
los géneros Juncus y Spartina, en Estados Unidos.
CAPÍTULO 8 - SÍNTESIS FUNCIONAL
En estos ambientes, similares a los pastizales de Mar
Chiquita, se encontró que los cambios químicos inducidos por el fuego perduraron hasta un año después del incendio (Schmalzer & Hinkle 1992). Asimismo, en las áreas quemadas queda suelo desnudo
y una capa de cenizas, material que es fácilmente
transportado por el agua y por el viento y que, en el
caso de Mar Chiquita, puede terminar acumulándose en la laguna.
Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que la acción
de los incendios sobre los pastizales no significa un
cambio permanente, sino que en la mayoría de los casos el proceso es reversible, al menos en condiciones
naturales. Tanto el suelo como la vegetación pueden
recuperarse, así como los nutrientes que han sido liberados (incluyendo los gases de invernadero), los
que vuelven a ser fijados en la biomasa.
La frecuencia (recurrencia) a la que se producen incendios de vegetación natural varía según los distintos ambientes y está condicionada fundamentalmente por el tiempo requerido para que las plantas
rebroten y la biomasa vegetal alcance el volumen
necesario para ser susceptible de incendiarse. Por
ejemplo, en el sur de Santiago del Estero el lapso
medio entre fuego para pastizales de pasto aibe
(Elionurus muticos) –especie asociada a áreas inundables– es de alrededor de tres años (Bravo et al.
2002).
En casi todas las sabanas naturales la frecuencia de los
incendios espontáneos es incrementada por la acción
humana. En todo el Chaco los indígenas utilizaban el
fuego con mucha frecuencia para cazar y como arma
durante la guerra (Bucher 1982). En la actualidad,
los ganaderos de los Bañados del río Dulce incendian
los pastizales nativos para favorecer el desarrollo de
pastos tiernos. El efecto del aumento de la frecuencia
de fuego en áreas ganaderas como la de los bañados
puede ser mucho más drástico y destructivo cuando
las áreas quemadas son posteriormente sobrepastoreadas debido al exceso de carga animal (Gonzalez et al.
2004).
3. LAGUNA MAR CHIQUITA
La laguna Mar Chiquita es el colector final de la
cuenca cerrada que incluye los ríos Dulce, Primero y
Segundo; el primero de ellos constituye el principal
aporte. Los procesos funcionales básicos dentro del
ecosistema están condicionados por factores determinantes externos que los controlan y modelan. A continuación se describen los más significativos:
• La salinidad del agua es el factor determinante en
Mar Chiquita. El hecho de que el tenor salino sea
además muy variable (rango conocido entre 310 y
25 g/L durante el siglo XX) agrega mayor complejidad a la dinámica del sistema, puesto que las
variaciones en salinidad determinan cambios sustanciales en las condiciones fisicoquímicas y biológicas del sistema (ver capítulos 5, 7 y 8).
• Las altas concentraciones de azufre en el agua y en
los sedimentos de la laguna constituyen otro factor que determina en gran medida las cadenas tróficas bacterianas asociadas a condiciones de oxígeno escaso o ausente (ver capítulo 7).
• La falta de vegetación emergente enraizada en las
costas de la laguna es también muy importante.
Constituye una diferencia muy marcada con respecto a las lagunas de agua dulce, en las cuales la
vegetación costera es una fuente significativa de
materia orgánica que, por un lado se incorpora a las
cadenas tróficas (Hart & Loworna 2003) y, por
otro, provee un hábitat importante para muchas
especies de la fauna silvestre.
• Los aportes de agua y de nutrientes por los tributarios, tanto en lo referido al volumen como a su
distribución temporal (presencia de pulsos de
inundación). Estos aportes son incrementados, en
el caso del río Dulce, por la inundación anual de
los bañados.
La dinámica de la laguna Mar Chiquita puede ser analizada desde la perspectiva del flujo de energía y la entrada, ciclado y salida de nutrientes químicos a lo largo
de la cadena trófica. Esta cadena, por la cual los seres vivos se alimentan de otros seres vivos (también llamada
trama trófica, ya que por su complejidad es más pareci-
145
BAÑADOS DEL RÍO DULCE Y LAGUNA MAR CHIQUITA - CÓRDOBA - ARGENTINA
da a una red que a una cadena) permite la transferencia
de energía y de componentes químicos (nutrientes).
El ciclado de nutrientes incluye no sólo transferencia
por la cadena trófica sino también asimilación a la materia viva desde las formas inorgánicas presentes en la
naturaleza, así como su posterior liberación (mineralización). A continuación, analizaremos cada uno de estos procesos en detalle, en la medida que lo permite la
limitada información disponible para Mar Chiquita.
3.1. TRAMA TRÓFICA
Dentro de la cadena primaria, pueden definirse “eslabones”, llamados nichos tróficos. Los nichos tróficos
fundamentales son: productores primarios, consumidores secundarios, detritívoros y descomponedores.
Los productores primarios o autótrofos son organismos
capaces de fijar la energía solar en forma de energía
química y producir materia orgánica (por ejemplo, las
plantas superiores, algas y bacterias fotosintéticas). Los
consumidores son aquellos organismos que se alimentan de otros organismos vivos. Los detritívoros se alimentan de materia orgánica muerta. Finalmente, los
descomponedores son capaces de transformar la materia orgánica muerta en compuestos minerales. Este último proceso es llevado a cabo por los microorganismos únicamente y es conocido como “mineralización”.
Dado que las variaciones en salinidad determinan
grandes cambios en la trama trófica de Mar Chiquita, es conveniente analizarla en situaciones extremas
que ha alcanzado la laguna: hipersalina (> 50 g/L) y
mesosalina (20-50 g/L) (ver capítulos 5 y 7).
3.1.1. CONDICIÓN HIPERSALINA
Los lagos salados en condiciones extremas de salinidad se caracterizan por baja biodiversidad y tramas
tróficas cortas y simples, en las que pocas especies
ocupan cada nicho ecológico (productores, consumidores, predadores, detritívoros, descomponedores).
Esto implica una gran diferencia con lagos de agua
dulce, donde por lo general hay muchas especies en
cada nivel trófico (Hammer 1986).
146
Con cotas por debajo de aproximadamente los
64,40 m, la salinidad de Mar Chiquita supera los
100 g/L (condición de hipersalinidad) (ver capítulos 4
y 5). En estas condiciones extremas, las tramas tróficas
toman caminos diferentes de aquellas que se encuentran en situaciones más mésicas. El control bacteriano
de la cadena trófica se hace muy marcado, debido a la
desaparición de muchas especies de algas y una simplificación general de la biodiversidad (Fig. 5).
Productores primarios: dada la ausencia de vegetación
emergente en el área litoral, sumada al hecho de que la
alta salinidad no es favorable para las algas verdes (clorófitas), la fotosíntesis en Mar Chiquita sería llevada a
cabo fundamentalmente por microalgas cianofíceas,
por un lado, y por microorganismos asociados al tapete o manto en la interfase agua-sedimento, por otro
(ver capítulo 7). A la producción primaria generada en
la laguna hay que agregar el aporte de materia orgánica proveniente de los ríos tributarios, que incluye desde material vegetal y peces muertos por la hipersalinidad hasta la materia orgánica disuelta y particulada
(ver capítulo 7). Dependiendo del caudal de los tributarios, este aporte puede ser muy significativo.
Consumidores: en Mar Chiquita el nivel de los consumidores primarios se restringe en gran medida al
zooplancton y, en particular, a Artemia franciscana, el
camarón de la sal, que puede alcanzar densidades muy
altas (Guiñazú 1949) (ver capítulo 9). La abundancia
de Artemia franciscana y la disminución de las algas
verdes causada por la hipersalinidad puede llevar a un
aumento de la transparencia del agua, lo que a su vez
permite una mayor penetración de la luz y un incremento de la fotosíntesis bacteriana en los sedimentos
de aguas poco profundas (tapete), que ocupan grandes
extensiones de la laguna en períodos de aguas bajas.
A nivel de consumidores de segundo orden los flamencos son muy importantes, ya que pueden alcanzar altos niveles poblacionales en Mar Chiquita, sobre
todo el flamenco austral (Phoenicopterus chilensis). Estas aves ingieren grandes cantidades de zooplancton,
particularmente Artemia (además de otros ítems, in-
CAPÍTULO 8 - SÍNTESIS FUNCIONAL
Figura 5. Esquema simplificado de la trama trófica de Mar Chiquita en condiciones de alta salinidad.
Figura 6. Esquema simplificado de la trama trófica de Mar Chiquita en
condiciones de baja salinidad.
cluyendo fitoplancton, materia orgánica del los sedimentos, etc.; ver capítulo 15). De acuerdo con lo
planteado por Hurlbert et al. (1986), los flamencos
reemplazarían a los peces en el nicho de planctívoros
en ambientes de alta salinidad.
basados en el azufre como receptor de electrones (ver
Cuadro 2). Consecuentemente, hay acumulación de
materia orgánica y de sulfuro de hierro, lo que da el
típico color negro al fango (Durigneux 1978; Jellison
et al. 1996) (ver capítulo 7).
Una cadena trófica importante en condiciones de alta salinidad se origina en las acumulaciones de algas
y otros detritos orgánicos sobre la costas y las aguas
someras de la laguna, donde se desarrollan las larvas
de la mosca de la sal (Ephydra sp.). Los adultos de esta mosca emergen durante la estación cálida y llegan
a ser muy abundantes. Constituyen el alimento preferido del chorlo nadador (Steganopus tricolor), el que
en condiciones de hipersalinidad puede llegar a ser
extremadamente abundante (ver capítulo 16).
3.1.2. CONDICIÓN MESOSALINA
En las condiciones de aguas altas y menor salinidad
que predominaron desde la década de 1970 Mar Chiquita adquirió características ecológicas más parecidas a las lagunas pampeanas de agua dulce. Entre los
factores determinantes más significativos se incluyen
una disminución marcada de la salinidad y un incremento de nivel que determinó que las playas saladas
y saladillos fueran cubiertos, redisolviendo la sal del
suelo. Asimismo, se registraron aportes excepcionales
de nutrientes y de materia orgánica provenientes de
los ríos tributarios.
Detritívoros: este grupo funcional incluye, sobre todo, las gaviotas, que se alimentan en gran medida de
restos animales sobre las playas.
Descomponedores: la descomposición de la materia
orgánica en Mar Chiquita está afectada por la extrema
salinidad de sus aguas y la falta de oxígeno asociada,
factores que pueden demorar o aun inhibir dicha descomposición. Bajo condiciones anóxicas, las bacterias
desarrollan procesos de descomposición anaeróbicos
En términos generales, la aparición de condiciones
mesosalinas favorecieron un aumento en la diversidad
y complejidad funcional de la laguna Mar Chiquita
(Fig. 6). Los principales cambios en la trama trófica
resultantes incluyen la aparición de algas filamentosas que se acumulan en la playa, hecho que sugiere un
aumento de la abundancia y la diversidad de algas
verdes en relación con las cianofíceas (ver capítulo 7).
147
BAÑADOS DEL RÍO DULCE Y LAGUNA MAR CHIQUITA - CÓRDOBA - ARGENTINA
También aparece Ruppia maritima, planta superior sumergida que se vuelve abundante en algunos lugares
de la costa donde hay entrada de agua dulce, como en
el área del arroyo Saladillo (ver capítulo 7). El desarrollo de praderas sumergidas de Ruppia atrae aves
herbívoras, particularmente gallaretas y cisnes.
Entre los consumidores primarios, aumenta la diversidad del zooplancton, en especial rotíferos, copépodos y ostracodos (ver Capitulo 7), mientras que Artemia franciscana desaparece casi totalmente.
Entre los consumidores secundarios, aumentan los
insectos predadores, sobre todo de la familia Corixidae (Hemiptera) (ver capítulo 7). Sin embargo, el
cambio más drástico en este nivel trófico es la dispersión del pejerrey (Odonthestes bonariensis) por toda la
laguna (ver capítulo 12). El desarrollo de una biomasa muy considerable de pejerrey, predador ubicado en
la parte más alta de la cadena trófica, sin dudas produjo cambios sustanciales tanto en la trama trófica
como en el ciclado de nutrientes. Lamentablemente,
sólo se dispone de información fragmentaria al respecto. Es posible, por ejemplo, que el pejerrey pueda
haber acelerado la desaparición de Artemia (aunque
sin dudas el factor salinidad también tuvo influencia)
y que también haya favorecido una multiplicación
del fitoplancton al alimentarse de su consumidor
principal, el zooplancton. Asimismo, la abundancia
del pejerrey determinó un aumento marcado de las
aves piscívoras, sobre todo el biguá y las especies de
garzas (ver capítulo 14).
3.1.3. CICLO BACTERIANO
O CADENA TRÓFICA MICROBIANA
Debe tenerse en cuenta que en ambientes acuáticos y
sobre todo en aquellos hipersalinos, una gran parte
del flujo de energía y de nutrientes pasa a través de
las bacterias, fundamentalmente la producción primaria (incorporación a la biomasa) y la descomposición (mineralización). Este flujo cerrado dentro del
componente bacteriano ha sido denominado ciclo bacteriano (bacterial loop, en inglés) o cadena trófica microbiana (ver Cuadro 1) (Fenchel et al. 1998).
Por lo tanto, un sistema hipersalino puede ser biológicamente muy productivo aunque carezca de organismos multicelulares. Este aspecto fue ignorado por
mucho tiempo, y sólo recientemente se le ha dado la
importancia que merece (Fenchel et al. 1998).
3.1.4. IMPORTANCIA DE LA RESUSPENSIÓN
DE SEDIMENTOS
Al estudiar los ciclos biogeoquímicos en Mar Chiquita debe tenerse en cuenta que este lago es muy superficial, por lo que los sedimentos del fondo se encuentran a muy poca profundidad en la mayor parte de la
laguna. Esta poca profundidad determina que la interacción entre la columna de agua y los sedimentos
sea muy dinámica, en la cual predomina un proceso
Cuadro 1. El ciclo bacteriano
Gracias a su enorme plasticidad metabólica, las bacterias desarrollan varios procesos clave en la dinámica de
los nutrientes y de la energía del sistema, entre los que se incluyen al menos los siguientes (Fenchel et al. 1998):
a) captación y almacenamiento de energía solar en forma de energía química en la materia orgánica (fotosíntesis, autotrofía, tanto con disponibilidad como en ausencia de oxígeno);
b) asimilación de nutrientes inorgánicos a la materia orgánica, incluyendo la fijación bacteriana del nitrógeno atmosférico;
c) reducción de compuestos oxidados de nitrógeno y azufre como producto lateral de la respiración anaeróbica;
d) liberación de energía almacenada en forma de energía química, tanto en sustancias orgánicas (heterotrofía,
respiración) como inorgánicas (litotrofía). La heterotrofía puede ser aeróbica (si se desarrolla en medios con
oxígeno disponible) o anaeróbica (cuando tiene lugar en medios sin oxígeno disponible).
148
CAPÍTULO 8 - SÍNTESIS FUNCIONAL
permanente de sedimentación y resuspensión. Esta
característica implica una gran diferencia con los lagos de mayor profundidad, en los cuales los sedimentos profundos están muy poco expuestos a perturbaciones que originen resuspensión (Scheffer 2004).
Los factores más importantes que determinan la resuspensión son los vientos, las variaciones de nivel y
la actividad de la fauna. En lagos superficiales, la base de las olas generadas por los vientos llega a estar en
contacto con el sedimento del fondo, generando turbulencias importantes. Las grandes variaciones de nivel asociadas a lagos someros (poco profundos) como
Mar Chiquita hace que la línea de costa se desplace
grandes distancias, aun con leves variaciones de nivel,
cubriendo y exponiendo alternativamente amplias
áreas de playa. La influencia de la fauna se da fundamentalmente por la actividad de los peces removedores del fondo. En Mar Chiquita este factor no es importante, dado que el pejerrey, único pez que se ha difundido en la laguna, no tiene ese tipo de conducta.
En cambio, las aves acuáticas y, sobre todo, los flamencos, pueden actuar como importantes agentes de
remoción, sobre todo cuando forman grandes colonias (ver capítulo 15).
Tanto la remoción frecuente como la poca profundidad determinan no sólo la resuspensión de partículas
sino también las variaciones marcadas en la disponibilidad de oxígeno. Tal variación puede determinar
complejos efectos de oxidación –reducción e inmovilización y liberación de nutrientes– sobre todo con el
fósforo (ver más adelante).
Dado que la información disponible es muy limitada,
se incluyen conceptos derivados de lo que se conoce
sobre otros lagos salados del mundo (Hammer 1986).
En Mar Chiquita los nutrientes pueden ingresar en el
sistema desde la atmósfera o por el aporte de los ríos
tributarios. Dada su condición de cuenca cerrada, la
salida del sistema sólo puede darse por inmovilización y enterramiento en los sedimentos (a partir de
los cuales se puede reconstruir la historia ambiental
del lugar, como se detalla en el capítulo 3) o por liberación a la atmósfera en forma gaseosa. En esta sección nos restringimos a aquellos nutrientes de mayor
importancia, tanto por su significado biológico como
por sus implicancias ambientales, incluyendo carbono, nitrógeno, fósforo y azufre. Para cada nutriente se
considera la forma de entrada en el sistema, la asimilación y el reciclado en los organismos vivos y, finalmente, el mecanismo por el cual es eliminado o inmovilizado en el sistema1.
3.2.1 CARBONO
Fuente: el reservorio del carbono es la atmósfera, donde se encuentra como dióxido de carbono (CO2), el estado de mayor oxidación posible. En el agua, el dióxido de carbono es muy soluble y se generan varias formas químicas de carbono inorgánico que coexisten.
Ellas son: dióxido de carbono, acido carbónico, bicarbonato y carbonatos. Estas forman se encuentran en
equilibrio dando lugar a un sistema buffer (de amortiguación química) por el cual las proporciones se
mantienen relativamente constantes y tienden a mantener el pH constante (Wetzel 2001). En ecuaciones
químicas, se expresa de la siguiente forma:
CO2 <=> H2CO3 <=> HCO3- <=> CO3=
3.2. CICLOS BIOGEOQUÍMICOS
En esta sección analizamos las fuentes de entrada, las
formas de ciclado y el posible destino final de los
principales nutrientes biológicos en Mar Chiquita.
1
Las proporciones en las que se encuentran estos compuestos en el agua pueden cambiar en función de su
pH. Los carbonatos aumentan en aguas más alcalinas
Se entiende por inmovilización la inaccesibilidad del nutriente para ser asimilado por los seres vivos e incorporado a las cadenas tróficas. También es llamado litificación
cuando los nutrientes terminan formando parte de sedimentos inorgánicos que pasan a minerales sedimentarios. El concepto tiene un sentido más amplio del que
usualmente se le da en microbiología de suelos, donde se entiende que un nutriente está inmovilizado cuando forma parte de la biomasa microbiana.
149
BAÑADOS DEL RÍO DULCE Y LAGUNA MAR CHIQUITA - CÓRDOBA - ARGENTINA
(pH alto) y, a la inversa, el ácido carbónico se incremente en aguas más ácidas (pH bajo).
Es importante también tener en cuenta que en esta
reacción de equilibrio los carbonatos no son solubles
y precipitan, pero pueden volver a disolverse si el pH
cambia debido a diversos factores que alteren el equilibrio mencionado (Wetzel 2001).
En el caso de Mar Chiquita, las aguas tienen por lo
general un pH alto, lo que favorece una mayor abundancia de carbonatos, que precipitan en forma de
cristales de calcita. Este proceso se acentúa en períodos de aguas bajas y alta salinidad, lo que queda evidenciado en la mayor proporción de carbonatos en los
sedimentos, tal como se analiza en detalle en el
capítulo 5.
Cuadro 2. Reducción - Oxidación
La idea central que conecta el concepto de potencial redox con los ciclos biogeoquímicos es el hecho de que
casi toda la energía usada por los seres vivos se acumula y se libera de la materia orgánica por medio de reacciones de reducción-oxidación. Originalmente, el término oxidación significaba la adición de oxígeno o la remoción de hidrógeno y, a la inversa, la reducción era entendida como la remoción de oxígeno o la adición de hidrógeno. En la actualidad, estos términos se usan en un sentido más general, e implican transferencia de electrones. Bajo este nuevo concepto, se entiende por oxidación la pérdida de electrones (haciendo al átomo positivo: catión) y por reducción, la ganancia de electrones (haciendo al átomo negativo: anión) (Fenchel et al. 1998).
Para que haya una reacción redox debe darse un balance entre los electrones cedidos y los recibidos. Por lo
tanto, para que un compuesto sea oxidado y libere energía (con cesión de electrones), otro debe ser reducido
(con ganancia de electrones). Si no tenemos un par redox (dador y receptor de electrones), la reacción no se
produce. Esto es lo que sucede con una linterna, por ejemplo. Mientras no se cierra el circuito no hay posibilidad de transferencia de electrones resultantes de la reacción redox entre los componentes químicos de la pila.
Recién cuando apretemos el interruptor, la lamparilla se iluminará.
El proceso de reducción requiere energía, mientras que el de oxidación libera energía. La energía requerida para la reducción (llamado salto energético) o, por el contrario, la energía liberada por la oxidación, varían según
los compuestos químicos. Esto hace que, dependiendo de los compuestos que intervienen en el par redox, se
dé una diferencia (“rendimiento” energético) entre la energía requerida para reducir y la energía liberada por oxidación, diferencia que puede ser usada por los seres vivos para su metabolismo (Fig. 7). Por ejemplo, para obtener energía química de los azúcares, los organismos oxidan los hidratos de carbono (dador de electrones) reduciendo el oxígeno elemental a dióxido de carbono.
La energía obtenida de la oxidación es mayor que la requerida para la reducción. Por el contrario, para almacenar energía los organismos reducen el dióxido de carbono mediante la oxidación del oxígeno del agua. Como en este caso el balance energético es negativo (se necesita más energía para reducir el CO2 que para oxidar el oxígeno) las plantas deben obtener la energía del sol a través de la fotosíntesis, transformando la energía lumínica en energía química potencial almacenada en los hidratos de carbono. El oxígeno es el elemento
que comparativamente requiere menos energía para ser reducido, por lo que es el oxidante por excelencia (de
allí su nombre). Cuando hay carencia de este elemento (anoxia) las bacterias usan otros aceptores de electrones alternativos, en orden decreciente de acuerdo con su rendimiento energético. En escala decreciente, después del oxígeno siguen los nitratos, luego los sulfatos y, en tercer término, el dióxido de carbono, el cual es reducido a metano (metanogénesis) (Fig. 7). En ambientes acuáticos donde los sulfatos son muy abundantes, como es el caso de Mar Chiquita, el proceso oxidativo predominante en condiciones de anoxia es la reducción del
sulfato, mediante el cual el azufre actúa como aceptor de electrones y es reducido a sulfuro de hidrógeno, gas
con el característico olor a huevos podridos. La presencia de microorganismos especialmente adaptados para
facilitar los distintos procesos redox alternativos es, por lo tanto, fundamental para determinar la capacidad de
un ecosistema de desarrollar los ciclos biogeoquímicos que se analizan en este capítulo.
150
CAPÍTULO 8 - SÍNTESIS FUNCIONAL
Asimilación: el carbono es incorporado a la materia
orgánica de los productores primarios (plantas superiores, algas, y bacterias) a través de la fotosíntesis.
Ciclado: el carbono se cicla a partir de los productores primarios siguiendo la cadena trófica ya descrita.
El retorno del carbono orgánico a su forma inorgánica (mineralización) se da mediante la descomposición
de la materia orgánica y la respiración de los seres vivos, siendo liberado como dióxido de carbono que se
solubiliza en el agua y eventualmente es liberado a la
atmósfera (Fig. 8).
Cuando el oxígeno está disponible, este elemento actúa como aceptor de electrones para la respiración
microbiana y permite una eficaz descomposición de
la biomasa (Fig. 7). En cambio, en situaciones de carencia de oxígeno (anoxia) las bacterias utilizan otros
elementos como aceptores de electrones para obtener
energía en el proceso de descomposición y respiración
(Fig. 7). En ambientes donde el sulfato es abundante,
como es el caso de Mar Chiquita, la reducción del
sulfato es el proceso predominante en la degradación
anóxica de la materia orgánica, frente al cual la metanogénesis (producción de metano) es casi inexistente
debido a su menor eficiencia (Fig. 7). Por lo tanto, y
a diferencia de otros humedales no salinos con baja
concentración de sulfatos, en lagos como Mar Chiquita es de esperar que no haya una producción significativa de metano, ya que las bacterias metanogénicas están en desventaja competitiva frente a las bacterias que reducen el sulfato (Schonheit et al. 1982;
Lovely & Klug 1983). Este hecho es muy importante por cuanto el metano es uno de los así llamados
“gases de invernadero” responsable del calentamiento global (Fenchel et al. 1998), con una capacidad reactiva muy superior a la del dióxido de carbono.
Inmovilización: el carbono inorgánico puede quedar
inmovilizado en los sedimentos, sobre todo en forma
cristalizada de carbonato de calcio (calcita). El carbono orgánico también tiende a acumularse en los sedimentos con la materia orgánica que se va depositando. La deposición y la acumulación de materia orgá-
Figura 7: Rendimiento energético (energía liberada en Kj mol-1) en reacciones redox, según procesos aeróbicos o anaeróbicos. Se aprecia que
la reducción del oxígeno resulta en el mayor rendimiento energético,
seguida por la del nitrato, los sulfatos y la metanogénesis. Dado que en
Mar Chiquita el nitrato es escaso, la reducción del sulfato es el proceso
dominante en condiciones de anoxia. El potencial de reducción (Eh) indica la capacidad del medio para reducirse (ganar electrones) (se expresa en millivolts –mV–). A medida que se pasa de la superficie a la profundidad de los sedimentos, Eh decrece (flecha roja), ya que el medio va
pasando de más oxidado a más reducido (hay más electrones en solución
liberados por los procesos de reducción).
Figura 8. Ciclo del Carbono en humedales. La reducción del dióxido
de carbono a metano ocurre solo en ocasiones de anoxia y escasez de sulfatos. Parte del carbono se acumula en sedimentos en forma de materia orgánica parcialmente descompuesta y como carbonatos inorgánicos.
La inmovilización del dióxido de carbono en compuestos minerales, como el carbonato de calcio, es un proceso reversible que depende del pH
del agua (ver texto).
151
BAÑADOS DEL RÍO DULCE Y LAGUNA MAR CHIQUITA - CÓRDOBA - ARGENTINA
nica es importante en las condiciones anóxicas de los
lagos salados. Se ha observado que el enterramiento
de la materia orgánica en los sedimentos de ambientes salinos está asociado a la reducción del sulfato en
condiciones anóxicas (Mitsch & Gosselink 1993).
Cuando la materia orgánica es cubierta por acumulación superpuesta de sedimentos puede llegar a fosilizarse y, a lo largo del tiempo geológico, puede dar lugar a la formación de alquitranes y de petróleo, como
se ha demostrado en el Mar Muerto (Hammer 1986).
Asimismo, el carbono orgánico presente en los sedimentos permite a los investigadores reconstruir condiciones ambientales pasadas (ver capítulo 3).
3.2.2 NITRÓGENO
El nitrógeno es a menudo el factor más limitante en
suelos inundables y en humedales. También ha sido
mencionado como limitante en marismas saladas
(Mitsch & Gosselink 1993). El ciclo del nitrógeno es
el más complejo de los ciclos biogénicos, debido a la
gran capacidad reactiva de este elemento, el cual presenta muchas valencias y condiciones de reducciónoxidación, lo que facilita la diversidad de tipos de
vías metabólicas en las que interviene.
Fuente: el gran depósito del nitrógeno es la atmósfera, donde se encuentra en forma elemental, no reactiva químicamente. Las vías de entrada naturales del
nitrógeno en los ecosistemas acuáticos y terrestres incluyen: a) la fijación biológica bacteriana (ver
capítulo 7), b) la precipitación en la lluvia, favorecida por las descargas eléctricas que oxidan al nitrógeno del aire y c) el aporte por los ríos tributarios en
forma de materia orgánica disuelta y particulada. El
nitrógeno también puede provenir del aporte de aves
coloniales. En Mar Chiquita y los Bañados del río
Dulce son frecuentes las grandes colonias de la garza
bueyera, especie que se alimenta en los campos vecinos y que regresa por la noche a las colonias (Frederick & Powell 1994) (ver capítulo 14).
Se ha documentado que la fijación bacteriana de nitrógeno es el mecanismo más importante de fijación
en marismas salinas. Las algas cianofíceas también
152
son importantes fijadoras libres (no simbiontes)
(Mitsch & Gosselink 1993) (ver capítulo 7).
A estas fuentes naturales debe agregarse la precipitación atmosférica de nitrógeno en distintas formas
(amonio, óxidos de nitrógeno y nitrógeno orgánico
disuelto y particulado) que es originada por actividades humanas, incluyendo la quema de combustibles
fósiles, el uso de productos agrícolas (fertilizantes y
desechos de ganadería), incendios de bosques y pastizales, etc. (Swackhamer et al. 2004).
Ciclado: el nitrógeno atmosférico es tomado del aire e
incorporado a la materia orgánica por las bacterias fijadoras del nitrógeno. Los organismos capaces de realizar
este proceso en ambientes acuáticos incluyen fundamentalmente a las algas cianofíceas y a las bacterias. El
nitrógeno de la materia orgánica se transfiere entre organismos a través de la cadena trófica. Durante la descomposición de la materia orgánica (cuerpos muertos y
excreciones), el nitrógeno (predominantemente en forma de proteína) es transformado a amonio (amonificación). Es importante tener en cuenta que la amonificación no puede darse sin un proceso paralelo de descomposición de la materia orgánica, con liberación de dióxido de carbono y obtención de energía para la comunidad bacteriana. En otras palabras, la producción de
amonio es totalmente dependiente de la mineralización del carbono orgánico (Fenchel et al. 1998).
El amonio liberado puede ser asimilado nuevamente
en forma directa por los seres vivos (algas, plantas,
hongos y bacterias) para incorporarlo a su biomasa.
Otra vía alternativa es la inmovilización en partículas
de suelo cargadas negativamente a través del intercambio de iones. También puede ser oxidado a nitritos primero y a nitratos después por bacterias que obtienen energía de este proceso, el cual es conocido como nitrificación. El nitrato resultante es muy soluble y
se dispersa rápidamente en los ecosistemas acuáticos.
El nitrato puede ser reducido nuevamente a nitrógeno elemental y a amonio por las bacterias a través de
dos procesos paralelos, pero funcionalmente diferen-
CAPÍTULO 8 - SÍNTESIS FUNCIONAL
tes. El primero es la reducción asimilativa del nitrógeno,
por el cual las plantas reducen el nitrato a amonio y
lo incorporan a su biomasa, para lo que deben realizar un gasto de energía metabólica. El segundo proceso es conocido como denitrificación (también denominado reducción respiratoria anóxica o reducción desasimilativa), por el cual el nitrato es usado como oxidante (aceptor de electrones), siendo reducido a nitrógeno elemental (y liberado a la atmósfera) (Fig. 9).
La denitrificación es un proceso que depende de: a)
condiciones de anoxia y b) disponibilidad para las
bacterias de un sustrato de materia orgánica para descomponer, ya que parte de la energía generada por la
oxidación de la materia orgánica debe ser usada en la
reducción del nitrato a nitrógeno. La denitrificación
es un proceso muy importante desde el punto de vista ecológico, por cuanto completa el ciclo del nitrógeno retornándolo a la atmósfera en forma elemental,
en un camino inverso al de la fijación (Groffman
1994). Se ha demostrado que la denitrificación es un
camino muy significativo de pérdida de nitrógeno de
las marismas salinas (Mitsch & Gosselink 1993).
La denitrificación tiene aún mayor importancia en los
tiempos actuales, por cuanto compensa el constante aumento de nitrógeno en los ecosistemas, resultante del
uso masivo de fertilizantes nitrogenados (Swackhamer
et al. 2004). El nitrógeno también puede ser exportado
de Mar Chiquita en la biomasa de las aves migratorias
(Frederick & Powell 1994) y por la pesca del pejerrey.
Inmovilización: el nitrógeno también puede quedar
inmovilizado en la materia orgánica cubierta por los
sedimentos y posteriormente fosilizada. No obstante,
la solubilidad de sus compuestos oxidados y la naturaleza gaseosa de sus formas reducidas facilitan la liberación de los sedimentos en condiciones favorables.
3.2.3 FÓSFORO
Fuente: el depósito del fosfato inorgánico es la corteza terrestre (rocas y suelo). En Mar Chiquita el fósforo se incorpora por la liberación desde los sedimentos
y por el aporte de los ríos tributarios, tanto en forma
de fósforo orgánico (materia viva, materia orgánica
Figura 9. Ciclo del nitrógeno en humedales salinos. El nitrógeno
elemental es oxidado a diferentes compuestos hasta transformarse en
nitrato. El nitrato puede ser reducido nuevamente a nitrógeno
elemental y a amonio mediante la reducción asimilativa del nitrógeno
o la denitrificación (ver texto). La denitrificación es un proceso que
depende de condiciones de anoxia y disponibilidad de un sustrato.
particulada y materia orgánica disuelta) como inorgánico (particularmente fosfatos solubles y adsorbidos
en arcillas). Una proporción mucho menor puede
provenir del polvo y de los gases atmosféricos. Otra
fuente potencialmente significativa es el aporte de
aves coloniales que se alimentan fuera del area de la
laguna, ya que sus deyecciones contienen fósforo.
(Frederick & Powell 1994; Wetzel 2001). Las garzas
bueyeras pueden ser muy importantes en ese sentido
en Mar Chiquita (ver capítulo 14).
Ciclado: el ciclo del fósforo en la laguna es relativamente simple. El fósforo inorgánico en el agua se da
en una sola forma (fosfato) y es interconvertido de la
forma orgánica a inorgánica, sin presentar procesos
redox. El fósforo es un nutriente clave que limita la
producción primaria en muchos ambientes acuáticos.
Esto es evidente si tenemos en cuenta la estequiometría (proporción) de los elementos presentes en la biomasa del plancton. Mientras el fósforo generalmente
constituye alrededor de 1% del citoplasma, en el ambiente físico se encuentra en una proporción muchísimo menor. No obstante, se considera que en los lagos salados es abundante y por lo general no sería limitante (Hammer 1986), aunque la real disponibili-
153
BAÑADOS DEL RÍO DULCE Y LAGUNA MAR CHIQUITA - CÓRDOBA - ARGENTINA
dad del fósforo es difícil de estimar por cuanto la disponibilidad en el agua resulta de reacciones complejas entre el fosfato disuelto y distintos compuestos de
fósforo presentes en los sedimentos (Wetzel 2001).
En la actualidad el aporte de fósforo generado por
las actividades humanas puede ser muy significativo y frecuentemente supera a las fuentes naturales.
Se origina en los desechos urbanos, las actividades
agrícolas (fertilización) y ganaderas, y la industria.
Los desechos urbanos son ricos en fósforo, particularmente las aguas cloacales con detergentes. Debe
recordarse que el tratamiento primario de las aguas
cloacales no elimina los nutrientes inorgánicos como el fósforo, los que, por lo tanto, son eliminados
en napas y cursos de agua, desde donde pueden llegar a los lagos.
Las plantas, algas y bacterias fotosintetizadoras absorben rápidamente el fosfato disuelto en el agua. Los excrementos animales, así como los animales muertos,
devuelven el fósforo inorgánico al ambiente, además de
fosfato orgánico en forma de células microbianas. Toda
esta materia orgánica es descompuesta por bacterias.
Inmovilización: a pesar de que en los seres vivos se
han desarrollado mecanismos muy eficientes de reciclado del fósforo, en los ambientes acuáticos este elemento termina inevitablemente inmovilizado en forma de fosfatos minerales y acumulado en los sedimentos del fondo (Wetzel 2001). En otras palabras,
en general hay mayor acumulación que liberación de
fósforo en los sedimentos, por lo que hay una permanente acumulación de este nutriente.
El fósforo sedimenta en forma de compuestos inorgánicos por adsorción en arcillas y por la coprecipitación
con hierro y manganeso, así como con carbonatos.
También se incorpora a los sedimentos en forma de fósforo orgánico que se encuentra en la materia orgánica.
Un mecanismo muy importante de inmovilización
del fósforo es el “entrampamiento” por combinación
con el hierro. Este proceso se da únicamente en con-
154
diciones de disponibilidad de oxígeno y consiste en la
combinación del hierro oxidado (férrico) con fósforo
para dar fosfato de hierro.
Otro mecanismo de inmovilización del fósforo se da
con pH elevado, cuando se produce fosfato de calcio
insoluble que forma la base del mineral apatita. Asimismo, y como fue mencionado anteriormente, el
pH elevado determina la formación de carbonato de
calcio, con el cual precipitan fosfatos asociados
(Wetzel 2001).
El proceso inverso de liberación de los fosfatos de hierro insolubles se da cuando hay carencia de oxígeno
en los sedimentos. Dado que la unión del hierro con
el fósforo es sólo posible en condiciones aeróbicas
donde el oxígeno permite la oxidación del hierro, la
anoxia determina que el hierro férrico (insoluble) sea
reducido a hierro ferroso (soluble) por acción bacteriana y, en consecuencia, tanto el hierro como el fósforo vuelven a estar disueltos y disponibles para los
procesos biológicos.
En el caso de Mar Chiquita y otros lagos salados, hay
otro fenómeno químico asociado que facilita la liberación de fósforo desde los sedimentos. En sedimentos con alto contenido de materia orgánica, la oxidación respiratoria de la misma por bacterias produce
sulfuro de hidrógeno, compuesto que se combina con
el óxido ferroso para dar sulfuro de hierro insoluble
(ver sección 3.2.4.). Este proceso reduce la disponibilidad del hierro que puede inmovilizar el fósforo y,
por lo tanto, facilita su liberación. Se ha comprobado
que la producción de sulfuro de hierro lleva a una liberación más eficiente del fósforo que la reducción
bacteriana del hierro (Wetzel 2001).
El hecho de que Mar Chiquita sea un lago muy superficial agrega un nivel mayor de complejidad a la
interacción entre el fósforo disponible en el agua y el
inmovilizado en los sedimentos. En efecto, dado que
los sedimentos situados a poca profundidad ocupan la
mayor parte del área de la laguna, las condiciones de
disponibilidad o falta de oxígeno cambian con mucha
CAPÍTULO 8 - SÍNTESIS FUNCIONAL
frecuencia, posiblemente dentro de un mismo día,
dependiendo del viento y del oleaje. Por lo tanto, en
períodos de disponibilidad de oxígeno y poca producción de sulfuro de hidrógeno, el fósforo puede
combinarse con el hierro férrico y ser inmovilizado en
los sedimentos, mientras que cuando vuelven las condiciones de anoxia, el fósforo puede retornar al medio
acuoso liberado por los procesos de reducción desencadenados por las bacterias.
3.2.4 AZUFRE
Fuente: Los sulfatos son los compuestos de azufre
más abundantes en la naturaleza, cuyo reservorio se
encuentra en rocas y suelos, desde donde son transportados a los lagos por los ríos tributarios. En Mar
Chiquita la proporción de sulfatos en el agua es muy
alta, bien por encima de la concentración del mar (ver
capítulo 5). El azufre es un componente esencial de la
materia viva y, a diferencia del nitrógeno y el fósforo,
raramente es un factor limitante en los humedales. El
azufre es muy importante en los ciclos biogeoquímicos de los ecosistemas acuáticos por sus numerosas interacciones con otros elementos y por facilitar los
procesos metabólicos bacterianos en condiciones de
anoxia. Como se ha visto previamente, el azufre constituye el oxidante (aceptor de electrones) de mayor
importancia en Mar Chiquita en condiciones de anoxia (ver Cuadro 2).
Ciclado: El azufre presente en la materia orgánica en
descomposición es liberado en forma de azufre reducido (H2S) y luego oxidado por las bacterias hasta llegar
a sulfato, con obtención de energía (Fig. 10). Este proceso de mineralización es conocido como sulfatización
o también como oxidación desasimilativa del azufre.
Inversamente, los sulfatos pueden ser reducidos a sulfuro de hidrógeno mediante dos procesos paralelos,
pero funcionalmente diferentes. El primero es conocido como reducción asimilativa del sulfato, por el cual
las plantas, hongos, y varios procariotes son capaces
de incorporar el azufre a su biomasa, proceso que implica un gasto de energía por parte de los organismos
asimiladores.
Figura 10. Ciclo del azufre en humedales salinos. El azufre de la materia orgánica es liberado como sulfuro de hidrogeno y luego oxidado por
las bacterias hasta llegar a sulfato. El proceso inverso de reducción del
sulfato a sulfuro de hidrogeno se da solamente en condiciones de anoxia
o por asimilación activa (ver texto).
El segundo proceso por el cual el sulfato es reducido
se denomina reducción desasimilativa del sulfato, reducción respirativa anóxica o desulfurizacion, y es similar al
de denitrificación ya descrito. Este proceso se da solamente en condiciones de anoxia y es totalmente dependiente de procesos químicos de oxidación de materia orgánica que requieren un aceptor de electrones
distinto del oxígeno (ver Cuadro 2). La energía necesaria proviene de la respiración y oxidación del sustrato orgánico oxidado. La reducción desasimilativa
da como producto final la forma más reducida del
azufre, el sulfuro de hidrógeno. Este compuesto puede ser liberado a la atmósfera (dando el típico olor a
huevos podridos), vuelto a oxidar mediante el proceso de mineralización ya descrito o, en el caso de lagos
salados como Mar Chiquita, combinarse con el hierro
para dar sulfuro de hierro (pirita), sustancia que da el
color negro característico al fango de la laguna.
El sulfuro de hidrógeno también puede ser oxidado
por bacterias fotosintéticas que fijan la energía solar
en la materia orgánica (fotosíntesis anoxigénica) usando
al sulfuro de hidrógeno como donante de electrones
en lugar del agua, como ocurre en la fotosíntesis oxigénica de las plantas verdes. Las bacterias asociadas a
155
BAÑADOS DEL RÍO DULCE Y LAGUNA MAR CHIQUITA - CÓRDOBA - ARGENTINA
este proceso son conocidas como las bacterias púrpuras y las bacterias verdes del azufre, las que difieren
en el color de los pigmentos fotosintéticos que utilizan (Fenchel et al. 1998). La fotosíntesis bacteriana
puede ser un proceso muy importante en lagos salados (ver capítulo 7).
Inmovilización: El azufre puede quedar inmovilizado
en los sedimentos en forma de materia orgánica. Asimismo, el sulfuro de hidrógeno producido por reducción microbiana del sulfato puede combinarse con el
hierro en condiciones anóxicas, dando sulfuro de hierro
insoluble que precipita. En Mar Chiquita, el sulfuro de
hierro da el típico color negro al fango de la laguna. El
sulfuro de hierro puede ser oxidado (para obtener energía) por las bacterias cuando el oxígeno llega a los sedimentos debido a los fuertes vientos y oleaje.
4. VISIÓN ECOLÓGICA INTEGRADA
En las secciones previas se han analizado las principales características funcionales y dinámicas de los dos
grandes subsistemas que integran la reserva de Mar
Chiquita: los Bañados del río Dulce y la laguna Mar
Chiquita. De esta revisión surgen los siguientes factores comunes integradores:
a) La existencia de los bañados depende de las inundaciones anuales del río Dulce. Los bañados amortiguan y extienden en el tiempo el pulso de inundación que los atraviesa en forma de inundación
laminar o “lago móvil”.
b) Las inundaciones anuales determinan en gran medida la existencia de incendios recurrentes en los
pastizales, factor que condiciona entre otras cosas
la estructura y la composición de la vegetación y
la liberación de nutrientes al sistema.
c) Los bañados aportan nutrientes a la laguna, que
son incorporados a su trama trófica.
d) Todo el sistema está caracterizada por una gran variabilidad en cuanto a los aportes hídricos que re-
156
cibe, tanto a nivel de períodos cortos como de
grandes ciclos, como lo evidencian los registros
del siglo XX y las inferencias paleolimnológicas.
Esta variabilidad puede ser afectada e incrementada por la intervención humana, sobre todo a través de la apropiación y el control del aporte hídrico en los tributarios del sistema.
Uno de los aspectos fundamentales a tener en cuenta
al sintetizar la ecología de Mar Chiquita es que se trata de un sistema pulsátil y variable, que depende fundamentalmente de un aporte de agua externo. De
acuerdo con lo que se ha visto en este capítulo, la dinámica de la laguna es diferente en períodos de aguas
altas o aguas bajas. En épocas de alto nivel y baja salinidad, Mar Chiquita se asemeja a una laguna pampeana típica, situación que se refleja en la dispersión
del pejerrey por toda la laguna (Ringuelet 1975;
Grosman 2002). En cambio, en los períodos de aguas
bajas Mar Chiquita se comporta como un típico lago
salado (Hammer 1986).
La experiencia mundial indica que al manejar los sistemas variables y pulsátiles es más racional adecuarse
a ellos que tratar de controlarlos. El endicamiento de
los ríos y su aislamiento del valle de inundación, tal
como ha ocurrido por ejemplo con el Danubio en Europa y el Mississippi en los Estados Unidos, han terminado en inundaciones catastróficas y en una pérdida radical de la pesca, para citar algunos problemas
(Abramovitz 1996). La tendencia actual es revertir
esa visión y tratar de devolverle a los ecosistemas
acuáticos su capacidad de pulsar en forma natural, así
como asegurarles un caudal mínimo para el mantenimiento de su biodiversidad y funcionalidad ecológica (caudal ecológico).
Un ejemplo de esta nueva perspectiva lo constituye
la política actual de los Estados Unidos tendiente a
recuperar los ritmos naturales de los humedales. El
caso más notorio es el del área protegida de los
Everglades en Florida, humedal en el que –tal como se verifica en Mar Chiquita– la inundación en
lámina juega un rol muy importante en el mante-
CAPÍTULO 8 - SÍNTESIS FUNCIONAL
nimiento de su vegetación, biodiversidad y dinámica. En la actualidad se están implementando
obras de ingeniería destinadas a revertir sistemas
de canalización (también construidas por ingenieros hace algunas décadas) con el fin de devolver al
menos parte de la dinámica natural del río (Davis et
al. 1994).
Visto desde la perspectiva opuesta, la supresión del
régimen de inundaciones, del fuego y de las variaciones anuales en el nivel de la laguna resultaría en cam-
bios de gran magnitud en la estabilidad a largo plazo del sistema. Por ejemplo, y de acuerdo con lo que
se ha visto en este capítulo, sin las inundaciones
anuales la vegetación de los bañados desarrollaría un
proceso sucesional que la llevaría a una estepa de arbustos salinos muy similar a la que existe en las Salinas Grandes de Córdoba (ver capítulo 10). Además,
la laguna perdería el aporte de materia orgánica con
alto contenido de fibras y la capacidad de humificación asociada, lo que es importante para la generación
de sus fangos característicos.
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BAÑADOS DEL RÍO DULCE Y LAGUNA MAR CHIQUITA - CÓRDOBA - ARGENTINA
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